本发明专利技术提供了一种半导体结构及半导体装置的形成方法，该半导体结构包括用于半导体装置的凸块底金属层结构。上述凸块底金属层结构具有一中心部与自该中心部延伸的多个延伸部。这些延伸部可具有四边形、三角形、圆形、扇形、具有延伸部的扇形或具有圆滑化表面的修正型四边形的一形状。相邻的凸块底金属层结构具有相互对准或相对地经过旋转的各延伸部。可于这些延伸部的一部涂布一助焊层，以使得上方的一导电凸块附着于这些延伸部的一部。本发明专利技术可增加半导体装置的可靠性，特别降低了位于凸块底金属层与导电凸块的介面处的应力聚集情形。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体装置及其形成方法，尤其涉及一种适用于半导体装置的凸块底层金属(under-bump metallization, UBM)结构，其具有自一中心部(center portion)向外延展的数个延伸部(extensions)。
技术介绍
自集成电路专利技术以后，由于多样的电子元件(如晶体管、二极管、电阻、电容等)积集密度的持续改善，半导体工业已经历了持续的快速成长。主要地，积集密度的改善来自于最小特征尺寸(minimum feature size)的持续缩减，如此可于一特定区域内整合更多元件。于过去数十年来，于半导体封装领域中已经历了足以冲击整个半导体工业的多次改变情形。表面粘着技术(surface-mount technology, SMT)与球栅阵列(ball grid array,BGA)封装物的采用为用于众多种类的集成电路装置的高产能组装的普遍重要步骤， 其同时减少了印刷电路板上的接垫间距(padpitch)。公知的封装集成电路具有基本上借由位于裸片(die)上的金属垫与散布于模塑树脂封装物(molded resin package)上之间的纤细金线所形成的内部连接情形。另一方面，如芯片级封装物(chip scale package,CSP) 或球栅阵列封装物的部分封装物则依靠锡球的凸块以形成介于裸片上接触物与如封装基板、印刷电路板、另一裸片/晶片或相似物的接触物之间的电性连接关系。于如此的实施情形中，于裸片的焊垫上形成有凸块底层金属(under bump metal, UBM)层，且于此凸块底层金属层上设置有一锡球凸块(solder bump)。这些不同膜层构成了通常具有不同热膨胀系数(coefficients of thermal expansions, CTEs)的内部连接物。其结果为，于连接区域出发现有起因于上述热膨胀系数差异所导致的相对大应力，其通常沿着凸块底金属层与锡球凸块间的介面形成破裂情形(cracks)。于降低介于锡球凸块与凸块底金属层间的应力的方法之一是将凸块底金属层制作的比较大。当于某些装置采用上述方法以降低应力时，凸块底金属层的增大尺寸使得凸块变的平坦且变形，进而造成形变问题(deformationi ssues)且增加了相邻的锡球凸块的桥接(bridging)或短路(shorting)的可能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种，借以解决上述公知问题。于一实施例中，本专利技术提供了一种半导体结构，包括—基板，包括一第一焊垫；一保护层，位于该基板与至少该第一焊垫的一部之上； 一第一凸块底金属层，设置于该第一焊垫之上并延伸通过该保护层至该第一焊垫，该第一凸块底金属层具有一中心部与自该中心部延伸于该保护层的一顶面上的多个延伸部；以及一导电凸块，位于该第一凸块底金属层之上，使得所述多个延伸部的至少一部凸出于该导电凸块的一边缘。于另一实施例中，本专利技术提供了一种半导体结构，包括一基板，具有多个焊垫；一保护层，位于该基板上，该保护层具有分别位于所述多个焊垫上的一开口 ；以及多个凸块底金属结构，所述多个凸块底金属结构分别位于对应的所述开口之一之上，所述多个凸块底金属结构的一具有一中心部与自该中心部突出的多个延伸部，所述多个延伸部位于该保护层之上。于又一实施例中，本专利技术提供了一种半导体装置的形成方法，包括提供具有一第一焊垫的一第一基板；形成一保护层于该第一基板与该第一焊垫之上；形成一第一开口于该保护层内，露出该第一焊垫的至少一部；以及形成一第一凸块底金属层于该第一开口内，该第一凸块底金属层具有一中心部以及自该中心部向外延伸的多个延伸部，至少所述多个延伸部的一部位于该保护层的一顶面上。本专利技术可增加半导体装置的可靠性，特别降低了位于凸块底金属层与导电凸块的介面处的应力聚集情形。为让本专利技术的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下附图说明图Ia-图Ic为一系列示意图，显示了依据本专利技术的一实施例的一半导体装置内的凸块底金属层与导电凸块；图2为一俯视图，显示了依据本专利技术一实施例的凸块底金属层的排列情形；图3a-图3c示出了可于依据本专利技术的一实施例内所得到的介于一导电凸块与一凸块底金属层之间的应力差异；图如-图4f为依据本专利技术的多个实施例内的凸块底金属层所可能具有的不同形状的范例；图5a_图5d为一系列示意图，显示了依据本专利技术的一实施例的涂布有助焊剂的凸块底金属层；以及图6-图9为一系列示意图，示出了依据本专利技术的一实施例的形成具有一凸块底金属层结构的一半导体装置的不同的中间阶段。其中，附图标记说明如下100 基板；102 导电凸块；104 保护层；106 导电接垫；108 凸块底金属层；108a 凸块底金属层的延伸部；108b 凸块底金属层的中心部；310、312、314、316 区域;502 助焊剂；504 区域；602 基板；604 电路；608 层间介电层；610 接触物；612 金属层间介电层；614 导电接垫；616 保护层；618 辉垫；620 保护层；622 晶种层；6 掩模层；710 凸块底金属层；810 助焊剂；910 导电凸块；Le 延伸部的长度；We 延伸部的宽度；P 相邻的凸块底金属层的间距；Wc 中间部的宽度；θ 相邻延伸物之间的角度。具体实施例方式于下文中描述的实施例关于适用于半导体装置的凸块底金属层(imder-bump metallization,UBM)。如下文中将讨论的，基于附着一基板与另一基板的目的，于实施例中仅揭示了具有自一中心处向外延伸结构的凸块底金属层结构的使用，其中上述基板可分别为一裸片(die)、一晶片(wafer)、一印刷电路板(printed circuit board，PCB)、一封装基板(package substrate)或相似物，进而可形成裸片-裸片、晶片-裸片、晶片-晶片、芯片 /晶片-印刷电路板或封装基板或相似的组装情形。于不同附图与实施情形中，使用相同的标记以显示相同的元件。图Ia与图Ib分别为一俯视图与一侧视图，显示了依据本专利技术的一实施例的具有导电凸块102形成于其上的基板的一部，其中图Ib显示了沿着图Ia内A-A’线段的情形。 此外，图Ic为一俯视图，显示了如同图Ia的情形但不具有导电凸块形成于其上，其中相同标记代表了相同元件。首先，值得注意的是基板100可为裸片、晶片或相似物的一部。如本领域普通技术人员所知悉，于下文中描述的实施例可应用于需要电性连接于一接触垫 (contactpad)的任何情形。基板100的一外部表面为如聚合物层的一保护层104所覆盖，以保护基板100免于环境的污染并作为一应力缓冲层(stress buffer layer)之用。于保护层104内形成有多个开口，其分别露出位于下方的一导电接垫(cOnductiTOpad)106。可于保护层104之上形成位于这些开口内一凸块底金属层108，其具有自一中心部108b的向外辐射延伸的数个延伸部108a，进而形成与下方的导电接垫106的电性连接关系。中心部108b具有约相同于所期望导电凸块的一尺寸。凸块底金属层108可为如铜或其他导电材料。如无铅锡球凸块的导电凸块102则形成于凸块底金本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种半导体结构，包括：一基板，包括一第一焊垫；一保护层，位于该基板与至少该第一焊垫的一部之上；一第一凸块底金属层，设置于该第一焊垫之上并延伸通过该保护层至该第一焊垫，该第一凸块底金属层具有一中心部与自该中心部延伸于该保护层的一顶面上的多个延伸部；以及一导电凸块，位于该第一凸块底金属层之上，使得所述多个延伸部的至少一部凸出于该导电凸块的一边缘。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：王姿予，谢棋君，苏安治，陈宪伟，郑心圃，林立伟，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71
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